JP3251027B2 - 画像表示用メモリ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、領域分割画像生成を行
なうマルチプロセッサシステムにおける画像表示効率を
高める画像表示用メモリに関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジニアリングワークステーションで
は、高品質の画像情報を表示するためにビットマップデ
ィスプレイが採用されている。商用機として、当然、高
いコストパフォーマンスが要求され、ビットマップディ
スプレイを実現するための画像表示用メモリが商品化さ
れている。エンジニアリングワークステーションでは一
般的に１２８０Ｘ１０２４といったビット構成のビット
マップディスプレイが採用される。商用化されている画
像表示用メモリは、同じく、１２８０Ｘ１０２４の、２
の巾乗倍のビット構成を持ち、簡単にビットマップディ
スプレイを実現することを可能ならしめている。更に、
内部的にパラレルリードされたデータ、つまり、画像情
報を、１画素の表示時間と同じ周期を有するクロックに
よって、シーケンシャルに出力する機能を有する点が特
徴となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】画像生成では、１つ１
つの画素について複雑な処理が要求され、非常に大きな
計算パワーが必要とされる。一般的に画像生成では、生
成後の領域は互いに独立しており、画面を複数の領域に
分割し、各領域を複数用意したプロセッサに割り当て、
並列に処理を行なうことによって処理能力を飛躍的に高
めることができる。特に、動画生成などでは処理能力の
向上が、実時間性、もしくは、生成画像の質の向上とい
った課題に対して必須である。

【０００４】ところが、従来の画像表示用メモリを用い
た画像表示装置では、画面を構成する画像表示用メモリ
を１まとまりとして管理していて、同時には１つのプロ
セッサしか画面にアクセスできないため、プロセッサを
複数個用意して計算パワーを強化しても、複数のプロセ
ッサから画面へのアクセスが集中すると待ちが生じてし
まい、システムの性能は向上しない。画像表示装置がボ
トルネックとなるのである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】システムの性能を向上さ
せるためには、画像表示装置が複数のプロセッサからの
独立した出力を受けとることができるようにすれば良
い。本発明の画像表示用メモリでは、表示出力の合成を
走査線上で行なうことにより、プロセッサが画像表示用
メモリを占有する形で、閉塞することなくアクセスする
ことを可能ならしめた点に特徴がある。図４は、従来の
画像表示用メモリを用いたシステムと本発明の画像表示
用メモリを用いたシステムの違いを示す図である。図４
において、（ａ）は従来の画像表示用メモリ１２６を用
いたシステムである。このシステムでは、画像表示装置
１２５が画像表示用メモリ１２６を集中的に管理してい
る。画像の重ね合わせなどを処理するため、画像処理装
置は、プロセッサを有する場合が多い。図４（ｂ）は、
本発明の画像表示用メモリを用いたシステムである。各
画像表示用メモリは、各プロセッサが占有し、画像情報
が流れるパスによってシーケンシャルに接続されてい
る。各プロセッサが出力した表示出力は、画像データが
シーケンシャルに接続された画像生成用メモリ上を左か
ら右に流れる間に、所定の位置に埋め込まれ、走査線上
で合成される。

【０００６】画面を構成する１つ以上の画像表示用メモ
リからの表示出力を走査線上で合成するために、本発明
の画像表示用メモリは、下記（Ａ）〜（Ｏ）の手段を有
する。 （Ａ）データメモリ、 （Ｂ）データメモリアクセス手段、 （Ｃ）表示選択情報保持手段、 （Ｄ）表示選択情報アクセス手段、 （Ｅ）画像データ入力、 （Ｆ）画像データ出力、 （Ｇ）表示選択信号入力、 （Ｈ）表示選択信号出力、 （Ｉ）同期信号入力、 （Ｊ）同期信号出力、 （Ｋ）前記同期信号入力から入力された同期信号から、
表示画面上における現在の表示位置を求める表示位置予
測手段、 （Ｌ）前記表示位置予測手段の指示に従い、前記データ
メモリから１つ以上の表示データを読み出す表示データ
読み出し手段、 （Ｍ）前記表示選択信号入力から入力された同期信号に
同期した表示選択信号に対して、前記表示選択情報保持
手段に保持された表示選択情報の中に一致するものがあ
るかないかを一致比較論理により検索し、現在の表示位
置に表示する表示データを前記表示データ読み出し手段
によって読み出された１つ以上の表示データから選択す
る、あるいは、表示しないことを決定する表示データ選
択手段、 （Ｎ）前記表示データ選択手段で選択された表示データ
を、前記画像データ入力から入力された同期信号に同期
した画像データの所定位置に埋め込む表示データ埋め込
み手段、 （Ｏ）前記表示データ埋め込み手段によって合成された
画像データと、前記表示選択信号入力から入力された表
示選択信号と、前記同期信号入力から入力された同期信
号を、それぞれ、前記画像データ出力と、前記表示選択
信号出力と、前記同期信号出力から同期して出力する画
像データ同期転送手段、

【０００７】

【作用】次に、本発明の作用について図面を参照して説
明する。図１は本発明の構成を示す図である。図１にお
いて、１はデータメモリ、２はデータメモリアクセス手
段、３は表示選択情報保持手段、４は表示選択情報アク
セス手段、５は表示位置予測手段、６は表示データ読み
出し手段、７は表示データ選択手段、８は表示データ埋
め込み手段、９は画像データ同期転送手段、１０は画像
データ入力、１１は画像データ出力、１２は表示選択信
号入力、１３は表示選択信号出力、１４は同期信号入
力、１５は同期信号出力である。

【０００８】本発明の画像表示用メモリは、１つ以上の
部分画面に対する画像データを保持するようになってい
る。データメモリ１は、保持する部分画面と同じ数の部
分に物理的に分割されており、各部分データメモリは１
つの部分画面に対する画像データを保持するようになっ
ている。各部分データメモリからは、表示データ読み出
し手段６によって画面上に表示する候補となる表示デー
タが同時に読み出される。なお、表示データ読み出し手
段６は、表示した表示データ数をカウントし、表示デー
タの部分データメモリ上におけるアドレスを求めるよう
になっている。

【０００９】画像データに同期して入力される。画素に
対応する表示選択信号は、論理画面番号を有している。
つまり、表示選択信号は画面上で同期信号との時間関係
で決まる位置に表示すべき画面を指定する。また、前記
部分データメモリに対応して１つの表示選択情報が表示
選択情報保持手段３に保持されている。この画面選択情
報も、また、論理画面番号を有している。これによっ
て、部分データメモリと論理画面の関係を規定する。画
素の表示は、まず、画素に対応する表示選択信号の論理
画面番号によって、表示選択情報保持手段３に保持され
た表示選択情報を検索し、論理画面番号が一致する部分
データメモリを選ぶ。表示情報選択手段７は、表示デー
タ読み出し手段６によって、各部分データメモリから読
み出された表示データを、検索結果によって選択する。
検索の結果、論理画面番号が一致する部分データメモリ
があった場合には、該データメモリから読み出しデータ
を選択し、データの属性を有効とする。論理画面番号が
一致する部分データメモリが無かった場合には、データ
の属性を無効とする。データが無効の場合、データの内
容は不定である。表示データ埋め込み手段８は表示情報
選択手段７から与えられたデータが有効の場合には該デ
ータを、無効の場合には画像データ入力から入力された
データをそのまま出力することによって、出力すべき画
像データを出力画像の所定の位置に埋め込む。

【００１０】画像データ同期転送手段９は、前記画像の
埋め込みに要する動作遅延だけ、表示選択信号と同期信
号を遅らせて、表示データ埋め込み手段８によって合成
された画像データと、表示信号と、同期信号とを、それ
ぞれ、前記画像データ出力１１と、前記表示選択信号出
力１２と、同期信号出力１３とに同期して出力する。

【００１１】本発明の画像表示用メモリを占有するプロ
セッサは、データメモリアクセス手段２を介して、任意
の部分データメモリの任意の場所にアクセスすることが
できる。さらに、プロセッサは、表示選択情報アクセス
手段を介して、表示選択情報をアクセスすることがで
き、特定の論理画面番号によって指定する部分データメ
モリを変更することができるようになっている。さら
に、各画素に対し設定される表示選択信号を変更するこ
とによって、部分画面の表示画面上における位置を変更
できるようになっている。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図２は、本発明の画像表示用メモリの一実施
例を示す図である。本実施例では、内部に有するメモリ
のアクセスタイムが画素の表示時間に対して長いため、
画面上水平方向に連続する８個の画素から構成されるセ
グメントを管理対象としている。つまり、メモリに対し
てはセグメント分の情報を一度に読み書きするようにな
っている。

【００１３】図２において、１はデータメモリで、４つ
の部分データメモリから構成されている。３０は連想メ
モリで表示選択情報保持手段３に対応する。連想メモリ
３０は、セグメント長と同じ数のつまり８つの連想メモ
リプレーン３１から構成されている。連想メモリ３０
は、さらに、プレーンカウンタ３２、多重書き込み制御
部３３、表示選択情報ライトバッファ３４を有してい
る。４０はインターフェース部でデータメモリアクセス
手段２と表示選択情報アクセス手段４に対応する。５は
表示位置予測手段で、スタートアップカウンタ５１を有
している。６は画像データ読み出し手段で、部分データ
メモリと同じ数、つまり、４つのセグメントレジスタ６
１と表示アドレスレジスタ６２を有している。７は表示
データ選択手段、８は画像埋め込み手段、９は画像デー
タ同期転送手段で、同期／表示選択信号レジスタ９１を
有している。１０は画像データ入力、１１は画像データ
出力、１０１は同期／表示選択信号入力で、表示選択信
号１２と同期信号入力１４に対応する。１０２は同期／
表示選択信号出力で、表示選択信号出力１３と同期信号
出力１５に対応する。

【００１４】本実施例では、同期信号は符号化されてい
て、表示選択信号と一緒に扱われる。図３は、本実施例
における同期／表示選択信号パターンを示す図である。
同期信号の検出は同期信号を示すパターンとの一致比較
によって行なわれる。

【００１５】表示位置予測手段５は、前述したように、
同期信号入力から入力された同期信号から、表示画面上
における現在の表示位置を求めるものである。従来は、
画像表示装置（ディスプレイ）として残光表示管を使っ
たベクトル描画型のものがあったが、現在は、表示画像
の品質等の点から、ほぼ、走査線型の装置が用いられて
いる。走査線型の画像表示装置では、まず、画面左上の
開始点から描画を始め、一定の速度で水平方向右に描画
を進める。描画された点の集合としての水平方向の一本
の線を、ここでは走査線といい、走査線上の描画点の数
を水平解像度、１つの描画点を表示するための時間をド
ットクロック周期という。描画点が右端に到達すると描
画点は左に戻され、再度、水平方向右に描画が進められ
る。水平方向の描画の間、一定の速度で描画点は下方向
に進むようになっていて、２本の走査線が重なりあうこ
とはない。現状では、５００〜１０００本程度の走査線
によって一枚の画像が構成され、最後の走査線の描画が
終ると、つまり、描画点が画面右下に到達すると、描画
点は左上に戻り、新しい画像の表示が開始される。ここ
で、一枚の画像を構成する走査線の数を垂直解像度、走
査線の描画が開始される間隔を水平同期周期と呼ぶ。あ
る時刻を与えると、現在の表示位置、つまり、現時刻の
該描画点の画面上の位置は、一枚の画像の描画の開始を
示す垂直同期信号からの経過時間から得ることができ
る。経過時間を水平同期周期で割った商が垂直位置、そ
の残余をさらにドットクロック周期で割ったものが水平
位置となる。水平位置は走査線の開始時を示す水平同期
信号からの経過時間をドットクロック周期で割っても求
めることもでき、こちらの方が精度が高い。なお、実際
の画像を表示管に正しく表示させるために”遊び”があ
り、正確な位置を求めるためには、それぞれの表示装置
では、画像経過時間にオフセットを加える。このオフセ
ット値は、垂直、水平同期信号の波形などによって決ま
り、一定の値をとる。このようにして、表示位置予測手
段５は同期信号入力から入力された同期信号から、表示
画面上における現在の表示位置を求める。また、表示位
置予測手段５は、垂直同期信号の開始を検出すると、垂
直同期信号の開始から有効な画像が表示されるまでの時
間をドットクロックで割った負の値を、メモリの読み出
し時間と画像データの埋め込みに要する時間をドットク
ロックで割った正のオフセット値により補正した値をス
タートアップカウンタ５１にセットし、クロックによる
スタートアップアドレスカウンタ５１のインクリメント
を開始する。次に、表示位置予測手段５は、スタートア
ップカウンタ５１の値が０になると、表示データ読み出
し手段６によるデータメモリ１からのセグメントの読み
出しを起動する。さらに、表示位置予測手段５は、スタ
ートアップカウンタ５１の値が、垂直同期時間と、水平
同期時間と、対応する表示選択信号からの画像データの
遅れと、表示位置予測から表示データ選択手段７に連想
メモリ３０の連想結果が得られるまでに要する動作時間
から定まる連想メモリ起動値になると、連想メモリ３０
を起動する。なお、画像データに同期して入力される表
示選択信号は、表示選択信号の持つ論理画面番号によっ
て指定される論理画面の画像データが、内部に有する１
つ以上の部分データメモリに保持されているかどうかを
検索し、検索結果により１つ以上の部分データメモリか
ら読み出された表示データを選択する時間だけ、画像デ
ータに先行して与えられるようになっている。

【００１６】表示データ読み出し手段６は、表示位置予
測手段５からセグメント読み出しが指示されると、各表
示アドレスカウンタ６２をクリアし、各部分データメモ
リから１つのセグメントを同時に読み出し、対応するセ
グメントレジスタ６１にセットする。このセグメントの
読み出しは８クロック未満に完了するようになってい
る。次に、表示データ読み出し手段６は、セグメントの
セグメントレジスタ６１への読み出しが完了すると、表
示アドレスレジスタ６２の下位３ビットにより指定され
る、セグメント内の表示データを出力する。また、表示
データ読み出し手段６は、表示アドレスカウンタ６２の
下位３ビットの値が０となると、表示アドレスカウンタ
の上位ビットを指定して、部分データメモリからセグメ
ントを読み出しセグメントレジスタ６１にセットするよ
うになっていて、第１のセグメントの読み出しが完了し
た時点で、第２のセグメントの読み出しが起動される。
前記セグメントレジスタ６１は、ダブルバッファ化され
ており、表示アドレスカウンタ６２の下位３ビットの指
定による表示データの出力中に、次のセグメントの入力
があっても問題なく動作するようになっている。

【００１７】連想メモリ３０は、表示位置予測手段５に
よって起動されるとプレーンカウンタ３２をクリアし、
第１の連想メモリプレーン３１における、表示選択信号
の持つ論理画面番号による表示選択情報の検索を開始す
る。この検索は８クロック未満に完了するようになって
いる。連想メモリ３０は、検索を開始すると同時に、プ
レーンカウンタ３２のインクリメントを開始し、連想メ
モリプレーン３２を変更しながら、連続して表示選択信
号の持つ論理画面番号による検索を開始する。これによ
って、第１の連想メモリプレーンにおける検索結果に続
いて、以後、毎クロック画像データに対応する表示選択
信号の連想結果が連続的に出力される。表示データ読み
出し手段６によって読み出される表示データと、その表
示データに対応する表示選択信号の連想結果が同時に得
られるように、表示位置予測手段５が連想メモリ３０を
起動する前記連想メモリ起動値が調定されている。

【００１８】表示データ読み出し手段６は、連想メモリ
３０から画像データに対応する表示選択信号の連想結果
が得られた時点で、連想結果が示す部分データメモリに
対応する表示アドレスカウンタ６２をインクリメントす
る。インクリメントの結果表示アドレスカウンタの下位
３ビットが０になる、つまり、前々回読み出されたセグ
メントの使用を完了すると、バッファを切替え、前回読
み出されたセグメントの出力を開始すると同時に、表示
アドレスカウンタ６２の上位ビットを指定して新しいセ
グメントの読み出しが起動される。

【００１９】表示データ選択手段７は、表示データ読み
出し手段６によって読み出された各部分画面の表示デー
タを、同時に連想メモリ３０から与えられる表示選択信
号の連想結果、つまり、部分データメモリの番号を用い
て選択する。連想結果で指定されるデータメモリを持つ
ならば、該データメモリからのデータを選択し、データ
の属性を有効とする。連想結果で指定されるデータメモ
リを持たないならばデータの属性を無効とする。データ
の属性が無効の場合、表示データ選択手段７から出力さ
れるデータは不定である。表示データ埋め込み手段８
は、表示データ選択手段７から与えられたデータの属性
が有効の場合には該データを出力し、無効の場合には、
前記画像データ入力から入力されたデータをそのまま出
力する。画像データ入力から入力された画像データと、
表示データ選択手段から出力される表示データの画面上
での位置一致するように、表示位置予測手段が最初の水
平同期信号を検出した場合にスタートアップカウンタ５
１に設定する前記正のオフセット値が調定されている。

【００２０】画像データ同期転送手段９は、前記表示デ
ータの埋め込みに要する回路の動作遅延を補正する。同
期／表示選択信号入力から入力された同期／表示選択信
号を同期／表示選択信号レジスタ９１で受け、画像デー
タが遅れる１クロックだけ、同期／表示データ選択信号
を遅らせて、画像データおよび同期／表示選択信号を、
それぞれ、画像データ出力と同期／表示選択信号出力か
ら送出する。

【００２１】データメモリ１は等価的に２ポートメモリ
となっており、各部分画面に対応する部分データメモリ
から各々１つのセグメントを読み出すことができるのと
同時に、インターフェース部４０を介して、プロセッサ
が任意のデータをアクセスするようになっている。さら
に、プロセッサはインターフェース部４０を介して、連
想メモリ３０が保持する表示データ選択情報にアクセス
することができ、論理画面番号と部分データメモリの関
係を変更することができる。論理画面番号と部分データ
メモリの関係を変更するために、連想メモリ３０への表
示選択情報の書き込みが行なわれると、表示選択情報ラ
イトバッファ３４にバッファリングされ、垂直同期期間
中に、多重書き込み制御部３３によって８つの連想メモ
リプレーンに同時に書き込まれる。

【００２２】

【発明の効果】図４からも明らかなように、画面の合成
をシーケンシャルに接続された１つ以上の画像表示用の
メモリにおいて、表示出力を走査線上で合成することに
より、プロセッサが画像表示用メモリを占有し、閉塞す
ることなくアクセスすることを可能ならしめ、計算パワ
ーを強化するために複数個用意したプロセッサの画面へ
のアクセスを待ちなく処理し、表示効率を著しく高める
ことができる。また、外部から与える表示選択信号を設
定することによって、各プロセッサの出力表示の位置を
表示画面上で任意の場所に、短時間に、変更することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す図である。

【図２】本発明の画像表示用メモリの一実施例を示す図
である。

【図３】本実施例における同期／表示選択信号パターン
を示す図である。

【図４】従来の画像表示用メモリを用いたシステムと本
発明の画像表示用メモリを用いたシステムとを対比して
両者の違いを示す図である。

【符号の説明】

１ データメモリ ２ データメモリアクセス手段 ３ 表示選択情報保持手段 ４ 表示選択情報アクセス手段 ５ 表示位置予測手段 ６ 表示データ読み出し手段 ７ 表示データ選択手段 ８ 表示データ埋め込み手段 ９ 画像データ同期転送手段 １０ 画像データ入力 １１ 画像データ出力 １２ 表示選択信号入力 １３ 表示選択信号出力 １４ 同期信号入力 １５ 同期信号出力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 5/00 - 5/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データメモリと、 データメモリアクセス手段と、 表示選択情報保持手段と、 表示選択情報アクセス手段と、 画像データ入力と、 画像データ出力と、 表示選択信号入力と、 表示選択信号出力と、 同期信号入力と、 同期信号出力と、 前記同期信号入力から入力された同期信号から、表示画
   面上における現在の表示位置を求める表示位置予測手段
   と、 前記表示位置予測手段の指示に従い、前記データメモリ
   から１つ以上の表示データを読み出す表示データ読み出
   し手段と、 前記表示選択信号入力から入力された同期信号に同期し
   た表示選択信号に対して、前記表示選択情報保持手段に
   保持された表示選択情報の中に一致するものがあるかな
   いかを一致比較論理により検索し、現在の表示位置に表
   示する表示データを前記表示データ読み出し手段によっ
   て読み出された１つ以上の表示データから選択する、あ
   るいは、表示しないことを決定する表示データ選択手段
   と、前 記表示データ選択手段で選択された表示データを、前
   記画像データ入力から入力された同期信号に同期した画
   像データの所定位置に埋め込む表示データ埋め込み手段
   と、 前記表示データ埋め込み手段によって合成された画像デ
   ータと、前記表示選択信号入力から入力された表示選択
   信号と、前記同期信号入力から入力された同期信号を、
   それぞれ、前記画像データ出力と、前記表示選択信号出
   力と、前記同期信号出力から同期して出力する画像デー
   タ同期転送手段とを備えることを特徴とする画像表示用
   メモリ。